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煤制气废水处理工艺,你知道吗?

文章出处:大型正规的网投平台 发表时间: 2019-06-27 16:15:32

煤制气废水工艺,你知道吗?A微生物(细菌、藻类)的杀灭:
当水中含有微生物时,在进入前处理系统后,部分被截留微生物可能粘附在前处理系统,如多介质过滤器的介质表面。当粘附在超滤膜表面时生长繁殖,可能使微孔完全堵塞,甚至使中空纤维内腔完全堵塞。微生物的存在对中空纤维超滤膜的危害性是为严重的。除去原水中的细菌及藻类等微生物必须重视。
在水处理工程中通常加入NaClO、O3等氧化剂,浓度一般为1~5mg/l。此外,紫外杀菌也可使用。在实验室中对中空纤维超滤膜组件进行灭菌处理,可以用双氧水(H2O2)或者高锰酸钾水溶液循环处理30~60min。杀灭微生物处理仅可杀灭微生物,但并不能从水中去除微生物,仅仅防止了微生物的滋长。


B降低进水混浊度:
当水中含有悬浮物、胶体、微生物和其他杂质时,都会使水产生一定程度的混浊,该混浊物对透过光线会产生阻碍作用,这种光学效应与杂质的多少,大小及形状有关系。衡量水的混浊度一般以蚀度表示,并规定1mg/lSiO2所产生的浊度为1度,度数越大,说明含杂量越多。
在不同领域对供水浊度有不同的要求,例如,对一般生活用水,浊度不应大于5度。由于浊度的测量是把光线透过原水测量被水中颗粒物反射出的光量、颜色、不透明性,颗粒的大小、数量和形状均影响测定,浊度与悬浮物固体的关系是随机的。对于小于若干微米的微粒,浊度并不能反映。
在膜法处理中,精密的微结构,截留分子级甚至离子级的微粒,用浊度来反映水质明显是不精确的。为了预测原水污染的倾向,开发了SDI值试验。

SDI值主要用于检测水中胶体和悬浮物等微粒的多少,是表征系统进水水质的重要指标。SDI值的确定方法一般是用孔径为0.45μm微孔滤膜在0.21MPa恒定水流压水力下,首先记录通水开始滤过500ml水样所需的时间t0,然后在相同条件下继续通水15min,再次记录滤过500ml 水样所需时间t15,然后根据下式计算: SDI=(1-t0/t15)×100/15
水中SDI的值的大小大致可反映胶体污染程度。井水的SDI<3,地表水SDI在5以上,SDI限值为6.66……,即需进行预处理。

超滤技术对SDI值的降低为有效,经中空纤维超滤膜处理水的SDI=0,但当SDI过大时,特别是较大颗粒对中空纤维超滤膜有严重的污染,在超滤工艺中,必须进行预处理,即采用石英砂、活性炭或装有多种滤料的过滤器过滤,至于采取何种处理工艺尚无固定的模式,这是因为供水来源不同,因而预处理方法也各异。
例如,对于具有较低浊度的自来水或地下水,采用5~10μm的精密过滤器(如蜂房式、熔喷式及PE烧结管等),一般可降低到5左右。在精密过滤器之前,还必须投加絮凝剂和放置双层或多层介质过滤器过滤,一般情况下,过滤速度不超过10m/h,以7~8m/h为宜,滤水速度越慢,过滤水质量越好。


C悬浮物和胶体物质的去除:
对于粒径5μm以上的杂质,可以选用5μm过滤精度的滤器去除,但对于0.3~5μm间的微细颗粒和胶体,利用上述常规的过滤技术很难去除。虽然超滤对这些微粒和胶体有绝对的去除作用,但对中空纤维超滤膜的危害是为严重的。
特别是胶体粒子带有电荷,是物质分子和离子的聚合体,胶体所以能在水中稳定存在,主要是同性电荷的胶体粒子相互排斥的结果。向原水中加入与胶体粒子电性相反的荷电物质(絮凝剂)以打破胶体粒子的稳定性,使带荷电的胶体粒子中和成电中性而使分散的胶体粒子凝聚成大的团块,而后利用过滤或沉降便可以比较容易去除。
常用的絮凝剂有无机电解质,如硫酸铝、聚合氯化铝、硫酸亚铁和氯化铁。有机絮凝剂如聚丙稀酰胺、聚丙稀酸钠、聚乙稀亚胺等。由于有机絮凝剂高分子聚合物能通过中和胶粒表面电荷,形成氢键和“搭桥”使凝聚沉降在短时间内完成,从而使水质得到较大改善,故近年来高分子絮凝剂有取代无机絮凝剂的趋势。
在絮凝剂加入的同时,可加入助凝剂,如PH调节剂石灰、碳酸钠、氧化剂氯和漂白粉,加固剂水下班及吸附剂聚丙稀酰胺等,提高混凝效果。
絮凝剂常配制成水溶液,利用计量泵加入,也可使用安装在供水管道上的喷射器直接将其只入水处理系统。


D可溶性有机物的去除:
可溶性有机物用絮凝沉降、多介质过滤以及超滤均无法彻底去除。目前多采用氧化法或者吸咐法。
(1)氧化法 利用氯或次氯酸钠(NaClO)进行氧化,对除去可溶性有机物效果比较好,另外臭氧(O3)和高锰酸钾(KMnO4)也是比较好的氧化剂,但成本略高。
(2)吸附法 利用活性炭或大孔吸附树脂可以有效除去可溶性有机物。但对于难以吸附的醇、酚等仍需采用氧化法处理。


E供水水质调整:
供水温度的调整
超滤膜透水性能的发挥与温度高低有直接的关系,超滤膜组件标定的透水速率一般是用纯水在25℃条件下测试的,超滤膜的透水速率与温度成正比,温度系数约为0.02/1℃,即温度每升高1℃,透水速率约相应增加2.0%。因此当供水温度较低时(如<5℃),可采用某种升温措施,使其在较高温度下运行,以提高工作效率。但当温度过高时,同样对膜不利,会导致膜性能的变化,对此,可采用冷却措施,降低供水温度。

供水PH值的调整
用不同材料制成的超滤膜对PH值的适应范围不同,例如醋酸纤维素适合pH=4~6,PAN和PVDF等膜,可在PH=2~12的范围内使用,如果进水超过使用范围,需要加以调整,目前常用的PH调节剂主要有酸(HCl和H2SO4)等和碱(NaOH等)。
由于溶液中无机盐可以透过超滤膜,不存在无机盐的浓度化和结垢问题,因此在预处理水质调整过程中一般不考虑它们对膜的影响,而重点防范的是胶质层的生成、膜污染和堵塞的问题。
操作参数正确的掌握和实行操作参数对超滤系统的长期和稳定运行是为重要的,操作参数一般主要包括:流速、压力、压力降、浓水排放量、回收比和温度。

A、流速:
流速是指原液(供给水)在膜表面上的流动的线速度,是超滤系统中的超滤一项重要操作参数。流速较大时,不但造成能量的浪费和产生过大的压力降而且加速超滤膜分裂性能的衰退。反之,如果流速较小,截留物在膜表面形成的边界层厚度增大,引起浓度化现象,既影响了透水速率,又影响了透水质量。佳流速是根据实验来确定的。
中空纤维超滤膜,在进水压力维持在0.2MPa以下时,内压膜的流速仅为0.1m/s,该流速的流型处在完全层流状态。外压膜可获得较大的流速。毛细管型超滤膜,当毛细管直径达 3mm时,其流速可适当提高,对减少浓缩边界层有利。
必须指出两方面问题,其一是流速不能任意确定,由进口压力与原液流量有关,其二是对于中空纤维或毛细管膜而言,流速在进口端是不一致的,当浓缩水流量为原液的10%时,出口端流速近似为进口端的10%,此外提高压力增加了透过水量,对流速的提高供献微。因此增加毛细管直径,适当提高浓缩水排量(回流量),可以使流速获得提高,特别是在超滤浓缩过程中,如电泳漆的回收时可有效提高其超滤速率。
在允许的压力范围内,提高供给水量,选择高流速,有利于中空纤维超滤膜性能的保证。

B、压力和压力降:
中空纤维超滤膜的工作压力范围为0.1~0.6MPa,是泛指在超滤的定义域内,处理溶液通常所使用的工作压力。分离不同分子量的物质,需要选用相应截留分子量的超滤膜,则操作压力也有所不同。一般塑壳中空纤维内压膜,外壳耐压强度小于0.3MPa,中空纤维耐压强度一般也低于0.3MPa,因而工作压力应低于0.2MPa,而膜的两侧压差应不大于0.1MPa。外压中空纤维超滤膜耐压强度可达0.6MPa,但对于塑壳外压膜组件,其工作压力亦为0.2MPa。必须指出,由于内压膜直径较大,当用作外压膜时,易于压扁并在粘结处切断,引起损坏,因此内外压膜不能通用。
当需要超滤液具有一定压力以供下一工序使用时,应采用不锈钢外壳超滤膜组件,该中空纤维超滤膜组件,使用压力达到0.6MPa,而提供超滤液的压力可达30m水柱,即0.3MPa压强,但必须保持中空纤维超滤膜内外两侧压差不大于0.3MPa。
在选择工作压力时除根据膜及外壳耐压强度为依据外,必须考虑膜的压密性,及膜的耐污染能力,压力越高透水量越大,相应被截留的物质在膜表面积聚越多,阻力越大,会引起透水速率的衰减。此外进入膜微孔中的微粒也易于堵塞通道。总之,在可能的情况下,选择较低工作压力,对膜性能的充分发挥是有利的。
中空纤维超滤膜组件的压力降,是指原液进口处压力与浓缩液出口处压力之差。压力降与供水量,流速及浓缩水排放量有密切关系。特别对于内压型中空纤维或毛细管型超滤膜,沿着水流方向膜表面的流速及压力是逐渐变化的。供水量,流速及浓缩水排量越大,则压力降越大,形成下游膜表面的压力不能达到所需的工作压力。膜组件的总的产水量会受到一定影响。在实际应用中,应尽量控制压力降值不要过大,随着运转时间延长,由于污垢积累而增加了水流的阻力,使压力降增大,当压力降高出初始值0.05MPa 时应当进行清洗,疏通水路。

C、回收比和浓缩水排放量:
在超滤系统中,回收比与浓缩水排放量是一对相互制约的因素。回收比是指透过水量与供给量之比率,浓缩水排放量是指未透过膜而排出的水量。因为供给水量等于浓缩水与透过水量之和,所以如果浓缩水排放量大,回收比较小。为了保证超滤系统的正常运行,应规定组件的小浓缩水排放量及大回收比。
在一般水处理工程中,中空纤维超滤膜组件回收比约为50~90%。其选择根据为进料液的组成及状态,即能被截留的物质的多少,在膜表面形成的污垢层厚度,及对透过水量的影响等多种因素决定回收比。在多数情况下,也可以采用较小的回收比操作,而将浓缩液排放回流入原液系统,用加大循环量来减少污垢层的厚度,从而提高透水速率,有时并不提高单位产水量的能耗。

D、工作温度:
超滤膜的透水能力随着温度的升高而增大,一般水溶液其粘度随着温度而降低,从而降低了流动的阻力,相应提高了透水速率。在工程设计中应考虑工作现场供给液的实际温度。
特别是季节的变化,当温度过低时应考虑温度的调节,否则随着温度的变化其透水率有可能变化幅度在50%左右,此外过高的温度亦将影响膜的性能。通常情况下中空纤维超滤膜的工作温度应在25±5℃,需要在较高温度状态下工作则可选用耐高温膜材料及外壳材料。
1、水质分析
根据焦化厂煤制气生产工艺的特点,废水主要来自煤中的水份,水同煤中挥发份一起进入煤气排送工序,煤气在冷却过程中,水和焦油形成混合冷凝液,经气液分离器和初冷器的水封排出到氨水机械化澄清槽,经澄清分离出焦油和氨水,氨水进入剩余氨水中间槽,多余的氨水送去蒸氨,形成蒸氨废水;粗苯工序在生产粗苯时形成粗笨分离水;全厂所有煤气水封直接排水;储配站煤气冷凝水及其他废水。


2、工艺流程选择
从废水水质指标来看,此废水宜采用“物化+生化+物化”的处理工艺。物化处理的主要任务是去除油类、硫化物、氰化物、高浓度氨氮及挥发酚,保障生化处理的正常进行;生化处理的主要任务是降解废水中的可生化降解物质,并进行脱氮;生化出水再进行物化处理,进一步去除废水中污染物质,确保达标排放。但物化和生化处理工艺种类较多,各有特点,如何因地制宜选择选择成熟、可靠、合理的处理工艺,合理布置,降低投资和处理费用,是本项目的关键。

生物脱氮是硝化与反硝化的应用。硝化是在废水处理中,氨氮在有氧条件下通过好氧菌作用被氧化为亚硝酸盐和硝酸盐的反应。反硝化是在缺氧条件下脱氮菌利用消化反应所产生的NO2-N和NO3-N来代替氧进行有机物的氧化分解,将NO2-N和NO3-N中的N还原成氮气逸出,完成脱氮任务。

生物脱氮国内有诸多方法,但应用于焦化污水中当属A/O内循环工艺为经济有效。大家选用的处理工艺为:格栅井+隔油沉淀+浮选气浮+反应沉淀+氨氮吹脱+UASB厌氧反应器+一级 A/O生化处理+二级 A/O生化处理+MBR。


3、污水处理工艺说明
煤制气冷却水首入调节池,调节池主要起到调节水量与均衡水质的作用,同时调节池底设有穿孔管,通过空气的搅拌作用,不同时段、不同浓度的废水在池子中均匀混合,降低水量和水质对后续单元的冲击。出水自流进入隔油沉淀池,普通隔油池主要用于去除水中的浮油,其油粒粒径一般在150微米以上,不能去除颗较小的油珠。

但本隔油沉淀池,由于其内增设了斜管装置,使同样体积大小的隔油池相对的增加了池的面积。非常可观的缩小了油珠上升距离,使较小的油球即有上升至水面的可能性,从而使水中的油粒更多地分离出来.同时,水中的固体物质,杂质又有较好的机会接触斜板板面,聚集在一起很快沉积下来,使污水处理进一步得到完善.因力污水杂质中含有很大数量的油份。所以使用斜管隔油装置效果远远超过同等规模的隔油池。分离去除污染物后的废水自流进入调节池,分离的油进入集油罐定期外运处理。

隔油沉淀池出水进入气浮装置,在气浮装置前投加PFS、PAM,经絮凝后混合液流入气浮装置中,骤然减压释放的无数微细的过饱和气体与“矾花”及水中悬浮类结合浮上水面形成浮渣,刮渣机定期将浮渣刮去,浮渣顺管道排入污泥池。
分离去除污染物后的废水自流进入沉淀反应槽,通过投加酸调节其PH值≤3后投加H2O2和Fe2+,其实质是2价的铁离子和双氧水之间的链式反应催化生成高活性的·OH自由基,·OH自由基与难降解的有机物反应,使之发生部分氧化、藕化、或氧化,形成分子量不太大的中间产物,从而改变他们的可生化性、溶解性、和混凝沉定性。
PH值调至碱性并有O2存在时,还会生成具有凝聚、吸附性能的Fe(OH)3,有利于有机物的进一步去除。其可以在短时间内实现对有机物的完全降解,而且不受废水的种类、成分、浓度的限制,特别适用于生化难降解有机废水的处理。然后通过投加碱来回调PH后出水直流进入斜管沉淀槽沉淀。协管沉淀槽出水由泵提升至氨吹脱塔进行脱氮。

脱氮后废水直流进入调酸池,在调酸池中投加H+调节PH,然后由泵提升进入UASB厌氧反应器。废水中难以降解的芳香族有机物在厌氧段开环变为链状化合物,链长化合物开链为链短化合物。由于废水中含有大量的喹啉、吡啶和异喹啉等难降解的化合物,设置厌氧的目的主要是借用厌氧生物对多环类化合物的变构或解链作用,把好氧和兼氧生物难降解的某些物质转化为易降解的物质。

生化系统主要采用“A/O硝化反硝化法”为主体工艺。
本污水中有机成份较高,BOD5/CODcr=0.6,可生化性较好,因此采用生物处理方法大幅度降低污水中有机物含量是经济的。由于污水中氨氮及有机物含量较高,特别是有机氮,在生物降解有机物时,有机氮会以氨氮形式表现出来,氨氮也是一个重要的污染控制指标,因此污水处理采用A/O生物接触氧化工艺,即生化池需分为A级池和O级池两部分。

调节池内污水采用污水提升泵提升至A级生化池,进行生化处理。在A级池内,由于污水中有机物浓度较高,微生物处于缺氧状态,此时微生物为兼性微生物,它们将污水中有机氮转化为氨氮,同时利用有机碳源作为电子供体,将NO2--N、NO3--N转化为N2,而且还利用部分有机碳源和氨氮合成新的细胞物质。
所以A级池不仅具有一定的有机物去除功能,减轻后续O级生化池的有机负荷,以利于硝化作用进行,而且依靠污水中的高浓度有机物,完成反硝化作用,终消除氮的富营养化污染。经过A级池的生化作用,污水中仍有一定量的有机物和较高的氮氨存在,为使有机物进一步氧化分解,同时在碳化作用趋于完全的情况下,硝化作用能顺利进行,特设置O级生化池。

A级池出水自流进入O级池,O级生化池的处理依靠自养型细菌(硝化菌)完成,它们利用有机物分解产生的无机碳源或空气中的二氧化碳作为营养源,将污水中的氨氮转化为NO2--N、NO3--N。O级池出水一部分进入下级处理单元,另一部分回流至A级池进行内循环,以达到反硝化的目的。在A级和O级生化池中均安装有填料,整个生化处理过程依赖于附着在填料上的多种微生物来完成的。在A级池内溶解氧控制在0.5mg/l左右;在O级生化池内溶解氧控制在3mg/l以上。

O级生化池一部分出水回流进入A级池,一部分流入MBR池。膜-生物反应器(MembraneBioreactor,简称MBR)是一种将膜分离技术与传统生物处理工艺有机结合的新型污水处理与回用工艺。它用具有独特结构的浸没式膜组件置于曝气池中,经过好氧曝气和生物处理后的水,由泵通过滤膜过滤后抽出。

该工艺以膜组件代替传统污水生物处理工艺中的二次沉淀池,通过膜组件的截流作用使得泥水彻底分离;并且由于曝气池中活性污泥浓度的增大和污泥中特效菌(特别是优势菌群)的出现,提高了生化反应速率;由于膜的过滤作用,微生物被完全截留在生物反应器中,实现了水力停留时间与活性污泥泥龄的彻底分离,消除了传统活性污泥法中污泥膨胀问题;同时,在低污泥负荷下运行也减少了剩余污泥产量,从而解决了传统生物处理工艺普遍存在的出水水质欠佳、占地大、运行维护复杂、易发生污泥膨胀导致出水水质恶化等突出问题。膜生物反应器具有对污染物去除效率高、硝化能力强,可同时进行硝化、反硝化、脱氮效果好、出水水质稳定、剩余污泥产量低、设备紧凑、操作简单等优点。目前广泛应用于生活污水和各种可生化工业废水的处理及回用中。

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